¿Por qué no hay un cohete para lanzar un solo cubesat?

Junto con la escala de la ingeniería de cohetes que tiene a SpaceX apilando masas de enlaces estelares en un solo cohete con cualquier lanzamiento orbital, existen algunas restricciones terrestres que no escalan.

Cualquier lanzamiento deberá despejar el espacio aéreo y las zonas terrestres hasta el punto de que las fallas tengan una probabilidad adecuadamente baja de matar personas.

También necesitará un sistema de destrucción para abortar cosas en caso de que su cohete abandone el espacio despejado (o acceda a un volumen suficiente para que el vuelo aleatorio en cualquier dirección sea seguro)

Entonces, incluso si tuviera un cohete que fuera 'gratis', probablemente estaría considerando costos millonarios solo para hacer el papeleo, obtener autorizaciones, administrar la seguridad física y, de hecho, configurar el hardware de comunicaciones y seguimiento en tierra necesario en el día.

Si usted es un proyecto militar o educativo único, a menudo puede obtener gran parte de esto de forma 'gratuita', ya que las personas involucradas, el equipo y el espacio de alcance se toman prestados de organizaciones gubernamentales más grandes, por lo tanto, algunos de los proyectos nacionales de menor escala han volado con éxito. con presupuestos reducidos, pero si desea realizar un vuelo comercial al 100 % de manera confiable y regular, debe tener estos gastos generales en el plan y agregarlos a su costo de $ por kg en órbita.

Un cohete que pueda lanzar un solo cubesat tendría que ser competitivo en el mercado actual. Pero ese mercado está sesgado: los cubesats son pasajeros en lanzamientos que generalmente tienen un satélite grande (la carga útil principal) más un montón de cubesats/smallsats. Así que el costo de lanzamiento es compartido. Esto consiste no solo en el costo de construir el cohete, sino también en el costo de desarrollo y los servicios de lanzamiento (como lo menciona GremlinRanger). Debido a que un cubesat es solo 1/1000 del peso de la carga útil principal, el precio de lanzamiento es solo 1/1000 de la carga útil principal (del orden de $ 100,000). Esto establece un techo para el precio de lanzamiento que puede establecer para su cohete.

Por lo tanto, su lanzamiento no puede costar más de $ 100 000, y esto tiene que pagar todo: la construcción del cohete, el costo de desarrollo y los servicios de lanzamiento.

¿Es ese un objetivo factible? Veamos algunos cohetes pequeños que se producen en grandes cantidades: misiles militares. Un misil aire-aire AIM-120 AMRAAM con una velocidad máxima de ~Mach 4 (o 1/5 de la velocidad que necesita, 1/25 de la energía que necesita) cuesta $ 300k y se produce por miles. Ahora, parte de eso es para piezas que no necesita (guiado, ojiva, capacidad para ser lanzado desde un avión de combate). Por otro lado, como empresa de cohetes, tiene menos historia sobre la que construir. El ejército tiene problemas para desarrollar misiles que cuestan menos de $ 100k cada uno.

Los cohetes pequeños son más baratos que los grandes, pero algunas partes del desarrollo siguen siendo costosas: aún necesita un motor de cohete de alto rendimiento (probablemente 2, para obtener un cohete de 2 etapas). Si el 10% de su precio de lanzamiento se destina a pagar su costo de desarrollo, debe lanzar miles de cohetes para pagar el costo de desarrollo.

Se ha hecho al menos un intento de desarrollar un cohete en la clase de un cubesat: el japonés SS-520 . El costo de desarrollo fue de $ 3,5 millones y se basó en un cohete de sondeo existente. Si bien los lanzamientos de prueba fueron exitosos, no parece haber planes para poner esto en producción.

Anteriormente en esta respuesta mencioné que un lanzamiento de cubesat no puede costar más de $ 100k. Los japoneses estimaron que podrían fijar el precio en 500.000 dólares porque un lanzamiento dedicado ofrece un valor añadido: el satélite puede lanzarse a una órbita específica en lugar de estar vinculado a la órbita de una carga útil principal. Eso cambia el panorama financiero. Sin embargo, al mismo tiempo, las empresas que venden lanzamientos a cuestas pueden desarrollar etapas superiores que brinden opciones similares para lanzar en órbitas específicas.

Simplemente respondió. Aunque el cohete es más pequeño, el costo de la infraestructura de lanzamiento, las licencias, el seguro, el seguimiento del alcance y la seguridad no se reducen con el tamaño del cohete. Además, el costo de I + D del vehículo pequeño no es mucho menor que uno del tamaño de un electrón, y este costo debe recuperarse en sus lanzamientos.

En resumen, terminas con un cohete más barato con un costo de servicio elevado, que debe venderse por debajo del costo operativo para competir con los lanzamientos de viajes compartidos.

Simplemente no hay un caso comercial viable aquí en absoluto.

¿Por qué no hay un cohete para lanzar un solo cubesat?

¡Hay!

Sin embargo, queda por ver si es necesariamente una buena idea de negocio.

De esta respuesta a ¿JAXA intentará nuevamente lanzar TRICOM-1 con el "cohete orbital más pequeño del mundo" SS-520-4 nuevamente?

De Wikipedia's S-Series_(rocket_family); SS-520-5

El segundo intento de convertirse en el cohete de lanzamiento orbital más pequeño se realizó el 3 de febrero de 2018. El despegue, desde el Centro Espacial Uchinoura, se produjo en la apertura de una ventana de diez minutos a las 14:03 hora local (05:03 UTC), desplegándose con éxito el TRICOM-1R CubeSat.

Especificaciones

• Altura: 31 pies (9,54 metros)
• Peso: 2,9 toneladas (2,6 toneladas métricas)
• Diámetro: 20 pulgadas (52 centímetros)
• Carga útil a la órbita terrestre baja: ~9 lbs (4 kg)

De acuerdo con el artículo de noticias de NASA Spaceflight recién publicado, cohetes de sondeo japoneses disparan para un lanzamiento orbital récord :

Japón realizó otro intento de lanzar un satélite en miniatura a través de un cohete de sondeo SS-520 modificado el sábado, poco más de un año después de que su primer intento fracasara en alcanzar la órbita. El despegue, desde el Centro Espacial Uchinoura, ocurrió en la apertura de una ventana de diez minutos a las 14:03 hora local (05:03 UTC).

Si el lanzamiento experimental del sábado tuvo éxito, el SS-520 se convertirá en el cohete más pequeño que jamás haya puesto un satélite en órbita. Su carga útil, TRICOM-1R, es un CubeSat de tres unidades con una masa de solo tres kilogramos (7 libras). El satélite es un nuevo vuelo de la misión TRICOM-1, que se perdió en la falla del SS-520 el año pasado.

El peso de toda la electrónica necesaria para un cohete orbital es casi el mismo para un cohete pequeño y uno grande. Si hay un solo motor dentro de cada etapa, el número de canales de telemetría será algo menor y, por lo tanto, también el peso. Lo mismo se aplica al peso de la batería necesario para alimentar los componentes electrónicos.

No será muy eficiente si la electrónica y la batería del cohete pesan mucho más que la carga útil de los cubesats. El desarrollo de un cohete tan pequeño es posible pero no barato.